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三、表面张力及其对成型过程的影响

１表面张力的实质

表面张力是表面上存在的一个平行于表面且各向大小相等的张力。表面张力是由于物质

在表面上的质点受力不均匀而产生的。对于液体和气体界面上的质点 （原子或分子），由于

液体的密度大于气体的密度，故气相对它的作用力远小于液体内部对它的作用力，使表面层

质点处于不平衡的力场之中。结果是表面层质点受到一个指向液体内部的力，使液体表面有

自动缩小的趋势。

从物理化学可知，表面自由能是产生新的单位面积表面时系统自由能的增量。设恒温、

恒压下表面自由能的增量为ΔＦ，表面自由能为σ。

１金属晶体中的原子结合、加热膨胀、熔化

晶体的结构和性能主要决定于组成晶体的原子结构和它们之间的相互作用力与热运动。

各种不同的晶体其结合力的类型和大小是不同的。但是在任何晶体中，两个原子间的相互作

图１１　Ａ、Ｂ原子作用力Ｆ和

势能Ｗ 与原子间距Ｒ的关系

用力或相互作用势能与它们之间距离的关系在性质上是相同的，如图１１所示。图１１（ａ）

表示原子间相互作用力Ｆ随原子间距离Ｒ的变化规律。当两个原子相距无穷远时，相互作

用力为零，当两原子靠近时，原子间产生吸引力 （Ｆ＜０），

并随距离的缩短而增大。随着距离的继续缩短，到达Ｒ＝

Ｒ１ 时，吸引力大。

如图１３７所示。

对于这类合金铸件采用普通冒口消除其缩松是很困难的，而往

往必须采取其他措施，如增加冒口的补缩压力，加速铸件冷却

等方法，以增加铸件的致密性。

中等结晶温度范围的合金 （如中碳钢，高锰钢，部分黄铜等），凝固区域为中等宽度。

它们的补缩特性、热裂倾向性和充型性能介于窄结晶温度范围和宽结晶温度范围合金之间。

４．铸件的凝固方式的影响因素

铸件断面凝固区域的宽度是由合金的结晶温度范围和温度梯度两个量决定的。